细胞的能量供应与利用

高中生物学习笔记分享！一图带你认识细胞的能量供应与利用。这份思维导图整理了新高中教材生物必修一第五章的主要知识点和考点，包括细胞代谢、酶、细胞的能量货币ATP、光合作用、细胞呼吸、结构简式这几个方面，学习复习必备，快来学习吧！ 2021年9月3日修改：完善了部分概念，修正了相关方程式的书写

细胞的能量供应与利用

• 细胞代谢
  • 细胞中每时每刻都进行着许多的化学反应，统称为细胞代谢
• 酶
  • 概念
    • 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
    • 化学本质
      • 绝大多数是蛋白质
      • 少数酶是RNA（核酶）
  • 作用
    • 分解细胞代谢过程中产生的代谢废物
  • 酶的特性
    • 高效性
      • 酶的催化效率是无机催化剂的10^7~10^13倍
      • 原理
        • 降低了反应所需的活化能
    • 专一性
      • 一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物
    • 作用条件温和
  • 适宜条件
    • 合适的温度和PH
      • 高温、过酸、过碱时，会使酶分子结构遭到破坏而失去活性
• 细胞的能量货币ATP
  • ATP的中文名称
    • 腺苷三磷酸
  • ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
  • ATP的结构
    • 腺苷
      • 腺嘌呤
      • 五碳糖
    • 结构简式
      • A-P~P~P
        • “-”为普通磷酸键
        • “~”为高能磷酸键，水解释放的化学能是正常化学键释放的化学能的2倍以上
    • 磷酸基团
  • ATP与ADP的相互转化
    • 特点：含量少且相对稳定，转换迅速，处于动态平衡中，保证了稳定功能（物质可逆，能量不可逆）
    • A-P~P~P(ATP)=水解酶=A-P~P(ADP)+Pi+能量
      • 类型
        • 水解反应
      • 酶的种类
        • 水解酶
      • 场所
        • 生物体内需能部位
      • 能量转化
        • 放能反应
      • 能量来源
        • 高能磷酸键
      • 能量去向
        • 用于各项生命活动
    • ADP+Pi+能量=合成酶）=ATP
      • 类型
        • 合成反应
      • 酶的种类
        • 合成酶
      • 场所
        • 细胞质基质，线粒体，叶绿体
      • 能量转化
        • 吸能反映
      • 能量来源
        • 细胞呼吸、光合作用
      • 能量去向
        • 贮存在ATP中
• 光合作用
  • 定义
    • 是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程
  • 捕捉光能的色素和结构
    • 色素
      • 种类
        • （3/4)叶绿素
          • 叶绿素a（蓝绿色）
            • 溶解度最大
          • 叶绿素b（黄绿色）
          • 主要吸收蓝紫光和红光
        • (1/4）类胡萝卜素
          • 胡萝卜素（橙黄色）
            • 最多
          • 叶黄素（黄色）
          • 主要吸收蓝紫光
      • 提取
        • 无水乙醇
          • （少量多次加入）
        • 二氧化硅
          • 研磨充分
        • 碳酸钙
          • 保护色素
      • 分离方法
        • 纸层析法
    • 叶绿体
      • 分布
        • 植物细胞（绿色植物的叶肉细胞）
      • 形态
        • 椭球形
      • 结构
        • 膜
          • 外膜
          • 内膜
        • 基粒（多个类囊体堆叠而成）
          • 类囊体→
            • 膜上分布光合作用有关的色素
        • 腔
          • 叶绿体基质
            • 少量DNA
            • 光合作用有关的酶
      • 功能
        • 光合作用的场所，被称为“营养制造厂”
  • 结构基础
    • 叶绿体内膜表面分布有许多吸收光能的色素因子
    • 类囊体膜上和叶绿体基质中有进行光合作用必须的酶
  • 原理
    • 光反应阶段
      • 场所
        • 类囊体薄膜
      • 1. 水的光解
      • 2. ATP的合成
      • 光能转化为活跃的化学能
    • 暗反应阶段
      • 场所
        • 叶绿体基质
      • 1. 二氧化碳的固定
      • 2. C3的还原
      • 3. C5的再生
      • ATP中的化学能转化为糖类有机物中稳定的化学能
  • 影响因素（应用）
    • 光照
    • 温度（酶的活性）
    • 二氧化碳浓度
    • 水
• 细胞呼吸
  • 定义
    • 指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程
  • 分类
    • 有氧呼吸
      • 定义
        • 指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程
      • 总方程式
        • C6H12O6+6H2O+6O2----酶→6CO2+12H2O+能量
      • 过程
        • 葡萄糖初步分解
          • 场所
            • 细胞质基质
          • 方程式
        • 丙酮酸彻底分解
          • 场所
            • 线粒体基质
          • 方程式
        • 【H】的氧化
          • 场所
            • 线粒体内膜
          • 方程式
    • 无氧呼吸
      • 定义
        • 在没有氧的参与下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程
      • 过程
        • 第一阶段
          • 与有氧呼吸第一阶段完全相同，释放少量能量
        • 第二阶段
          • 丙酮酸在酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中
            • 乳酸（乳酸杆菌或动物）
            • 酒精（酵母菌或植物）
  • 应用
    • 酵母菌
    • 乳酸菌
    • 青霉素